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服務130年失準 「公斤」原器退役

時間:2018-11-17 03:17:34來源:大公報

  圖:國際度量衡局局長米爾頓拿着國際公斤原器的其中一件複製品/美聯社

  【大公報訊】綜合美聯社、《華盛頓郵報》及英國《衛報》報道:多國科學家代表16日一致投票通過,更改國際度量衡單位「公斤」的標準依據,不再使用過去近130年使用的實體合金標準,改用更符合現代科學發展的物理常數「普朗克常數」重新定義。

  在生活中,人們常常離不開利用度量衡單位「公斤」進行交易,不過,對於公斤的定義和定義手段卻知之甚少。實際上,從1889年以來的一個多世紀裏,全球都採用一個高爾夫球大小的鉑銥合金圓柱體─國際公斤原器,作為一公斤的標準依據。由於該砝碼的實際質量受灰塵等因素影響已經發生改變,科學界近年醞釀採用更符合科學標準的物理常數,對「公斤」進行重新定義。

  16日,來自逾50個國家的代表,在法國凡爾賽召開的第26屆國際度量衡大會上一致投票通過,將從明年五月起,開始採用物理學常數「普朗克常數」定義「公斤」單位,這也意味着國際公斤原器功成身退。此舉雖然不會給人們的生活帶來顯著的影響,不過對於科學界和重要商業活動來說,料是一大福音。

  表決時,在場的各國科學家們逐一喊出「贊成」,不停鼓掌,歡呼,有人還激動落淚。諾貝爾物理學獎獲得者、美國物理學家威廉.菲利普斯表示,「這是自法國大革命以來,有關度量衡的最偉大革命。」

  「大K」三層「金鐘罩」加身

  國際公斤原器又被稱作「大K」(Grande K),由90%鉑和10%銥兩種耐腐蝕、不易氧化的金屬製成,凡是和它一樣重的物體就會被視為一公斤重,是全球貿易和科學研究中公認的衡量系統。

  「大K」原件以及它的六個官方複製品,現存放在位於法國塞夫爾的國際度量衡局(BIPM)總部裏,除了被三層密封玻璃罩子封住確保不會被氧化外,打開罩子的三把鑰匙則分別掌握在三個不同的科學家手中,安保程度比羅浮宮的世界名畫也不為過。

  為了國際貿易層面的標準化需求,全球各國都曾向BIPM購買複製品,並每間隔約40年左右就會送回法國進行比對,確保國內的「原器」符合國際標準。中國也在改革開放後於1986年批准國際公斤原器作為國家質量基準。

  與此同時,科學家們每一次取出法國的「大K」時都異常小心,進行清理時必須要使用沾有乙醇和乙醚的麂皮擦拭,再用經過兩次蒸餾的水進行蒸汽清洗。雖然科學家已盡力保存,但百年來這個公斤原器仍因微量的灰塵、濕氣、指紋油污或冷縮熱脹等原因減少了約50微克,相當於一根睫毛的重量。質量的改變會使得科學測量不再準確,科學界早就考慮更新公斤的定義。

  自然現象定義基本單位

  從明年開始,一公斤將用物理常數「普朗克常數」的計算取而代之。普朗克常數是一個量子物理常數,用以描述能量與電磁波頻率的關係,由長度、質量與時間決定,因此可以通過相關公式倒推公斤的定義。而「普朗克常數」本身的值將用「瓦特秤」(又稱「基布爾秤」)進行測量,目前精確度達到10億分之13。

  國際度量衡局局長米爾頓表示,這是一個值得慶祝的時刻,通過參考科學定律、自然法則,衡量系統將會從根本上提供精準的數據,這一變化也將會給製造、製藥、氣候變化以及其他科學領域帶來實際的應用。

  國際單位制的七個基本單位,包括衡量長度的米、質量的公斤、時間的秒、電流的安培、溫度的開爾文、物質量的摩爾數及光度的燭光,其中僅「公斤」是唯一用人工製品來定義的單位,其餘的在多次修改後皆用自然現象定義。

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